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Astronomia20/12/2021

Quando surgiram os primeiros buracos negros?

Os buracos negros podem existir desde o início do universo, propõem pesquisadores. Crédito: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

20/12/21 - 09h20min

Como os buracos negros supermassivos se formaram? O que é matéria escura? Em um modelo alternativo de como o universo veio a existir, em comparação com o “livro didático” de história do universo, uma equipe de astrônomos propõe que esses dois mistérios cósmicos poderiam ser explicados pelos chamados “buracos negros primordiais”.

Nico Cappelluti (Universidade de Miami, EUA), Günther Hasinger (diretor de Ciências da ESA, Agência Espacial Europeia) e Priyamvada Natarajan (Universidade Yale, EUA) sugerem que os buracos negros existiram desde o início do universo. Além disso, propõem que tais buracos negros primordiais poderiam ser a ainda não explicado matéria escura. O novo estudo foi aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal.

“Os buracos negros de tamanhos diferentes ainda são um mistério. Não entendemos como os buracos negros supermassivos podem ter crescido tanto no tempo relativamente curto disponível desde que o universo existiu”, explicou Günther Hasinger.

Buracos negros pequenos

No outro extremo da escala, também pode haver buracos negros muito pequenos, como sugerido por observações do satélite Gaia da ESA, por exemplo. Se existem, são muito pequenos para se formarem a partir de estrelas moribundas.

“Nosso estudo mostra que sem introduzir novas partículas ou nova física, podemos resolver os mistérios da cosmologia moderna, desde a natureza da própria matéria escura até a origem dos buracos negros supermassivos”, disse Nico Cappelluti.

Se a maioria dos buracos negros se formou imediatamente após o Big Bang, eles poderiam ter começado a se fundir no universo primitivo, formando buracos negros cada vez mais massivos ao longo do tempo. O Lisa, futuro observatório espacial de ondas gravitacionais da ESA, pode captar os sinais dessas fusões se existirem buracos negros primordiais. Os buracos negros pequenos podem ser simplesmente os buracos negros primordiais que ainda não se fundiram em buracos negros maiores.

Candidatos à matéria escura

De acordo com esse modelo, o universo estaria cheio de buracos negros por toda parte. As estrelas começariam a se formar em torno desses aglomerados de “matéria escura”, criando sistemas solares e galáxias ao longo de bilhões de anos. Se as primeiras estrelas de fato se formassem em torno de buracos negros primordiais, elas existiriam mais cedo no universo do que o esperado pelo modelo “padrão”.

“Os buracos negros primordiais, se eles existem, podem muito bem ser as sementes das quais todos os buracos negros se formam, incluindo aquele no centro da Via Láctea”, disse Priyamvada Natarajan.

A missão Euclid da ESA, que investigará mais detalhadamente o universo escuro, poderá ajudar a identificar os buracos negros primordiais como candidatos à matéria escura.

O telescópio espacial James Webb, da Nasa/ESA/CSA, uma máquina do tempo cósmica que remonta a mais de 13 bilhões de anos, lançará luz sobre este mistério. Ele deverá ser lançado até o final deste ano.

“Se as primeiras estrelas e galáxias já se formaram na chamada ‘idade das trevas’, o Webb deve ser capaz de ver evidências delas”, acrescentou Günther.

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Agência Espacial Europeia